Beta-amyloidpeptider, proteinfragment som bildas naturligt i hjärnan och klumpar sig till plack hos patienter med Alzheimers sjukdom, tros vara ansvarig för neurondöd, men det har inte varit klart hur ämnena dödar celler. Nu, en forskare från Purdue University har visat genom datorsimuleringar att beta-amyloid kan ackumuleras för att döda nervceller genom att borra hål i dem.

Fynden är de första som visar hur beta-amyloid bildar porerna som dödar nervceller hos patienter som lider av Alzheimers sjukdom och föreslår mål som kan erbjuda nya behandlingar.

Ganesan Narsimhan, professor vid institutionen för jordbruks- och bioteknik, använder simuleringar för att förstå hur antimikrobiella peptider som produceras av insekter skyddar dem mot skadliga mikroorganismer. Han har funnit att dessa antimikrobiella peptider bildar aggregat och borrar in i cellerna hos livsmedelsburna patogener, skapar porer som tillåter intracellulär vätska att läcka, vari, döda cellerna och lindra hotet om matförgiftning. Eftersom proteiner och peptider är normala beståndsdelar i all mat, att arbetet lovar att skapa "gröna" livsmedelssäkerhetsprodukter, som sprayer för färskvaror och förpackningsfilmer.

Narsimhan visste att antimikrobiella peptider måste bilda små kluster för att döda patogena celler, och han märkte att även om beta-amyloid ensam inte orsakar celldöd, bildning av beta-amyloidaggregat skulle kunna. Han bestämde sig för att avgöra om beta-amyoild och mikrobiella peptider fungerade på liknande sätt för att döda celler.

Narsimhan fokuserade på Aβ 1-42 eftersom en obalans i koncentrationen av denna peptid är associerad med Alzheimers celldöd. I samarbete med Xiao Zhu, en senior forskare för informationsteknologi vid Purdue Research Computing, Narsimhans forskargrupp utförde datorsimuleringar som visade att en enda Aβ 1-42-peptid inte hade någon effekt på neurala celler, men i grupper om tre eller fem, kallas oligomerer, de kan penetrera cellmembranet och bilda små porer och döda nervcellerna.

"Aggregeringen av dessa peptider är en föregångare till penetration av nervcellen, leder till bildandet av en por, sa Narsimhan, vars resultat publicerades som omslagsartikel i marsnumret av tidskriften Fysikalisk kemi Kemisk fysik . "Detta visar att bildandet av ett aggregat är ett viktigt steg i penetrationen och bildandet av porer som leder till neural celldöd. Det är vad som händer vid Alzheimers sjukdom."

Simuleringar av andra beta-amyloidpeptider och experiment är nödvändiga för att bekräfta betydelsen av dessa fynd i hjärnan. Men arbetet tyder på att neural celldöd vid Alzheimers sjukdom kan bromsas eller stoppas med terapier som hämmar bildningen av dessa toxiska beta-amyloid-peptidaggregat.

Botemedlet eller terapin mot Alzheimers och andra neurodegenerativa sjukdomar kan ligga i att förhindra bildning av oligomerer i vätskan i hjärnan, " sa Narsimhan.